Дискретные входы

На самом деле, в спецификациях микроконтроллеров обычно указываются диапазоны напряжения, соответствующие логическому нулю и логической единице. Например, диапазон напряжения 0. 1 В считается логическим нулем, а диапазон напряжения 4. 5 В – логической единицей.

Дискретные входы

В этой статье я попытаюсь объяснить “на пальцах”, что такое цифровой вход. Профессионалы, пожалуйста, обратите внимание, что почти все мои статьи предназначены для начинающих, поэтому иногда мне приходится жертвовать точностью ради “ясности”.

И, во-первых, необходимо объяснить слово “дискретный”, поскольку я уверен, что не все его четко понимают.

Дискретный – Является прерывистым, разделенным. Поэтому она противоположна “непрерывной”. (бесконечно).

Следовательно, дискретный сигнал – это прерывистый сигнал (или сигнал, имеющий конечное число значений, например, уровни напряжения). То есть сигнал, который изменяется ступенчато, а не плавно. Например, с точки зрения напряжения дискретный сигнал может принимать два или более постоянных значения в определенном диапазоне. Например, в диапазоне 0. 5В могут быть сигналы 0В, 1В, 3В, 5В.

Однако, если мы говорим о цифровой технологии, и в частности о цифровых входах микроконтроллеров, цифровые сигналы обычно могут иметь только два значения: 0V и +UV. То есть логический 0 и логическая 1. Здесь U – напряжение питания схемы на микроконтроллере или внешнем источнике питания.

На самом деле, в характеристиках микроконтроллеров обычно указываются диапазоны напряжения, соответствующие логическому нулю и логической единице. Например, диапазон напряжения 0. 1 В считается логическим нулем, а диапазон напряжения 4. 5 В – логической единицей.

Что происходит, когда входное напряжение находится в диапазоне от 1 до 4 В?

Ничего. Состояние входа микроконтроллера останется таким же, как после последнего переключения (точнее, оно будет считаться таковым микроконтроллером, который отличает ноль от единицы по своим внутренним правилам).

Теперь давайте очень просто проиллюстрируем, как работает двоичный вход микроконтроллера (см. рисунок).

Цифровые входы

Таким образом, если контакты переключателя замкнуты, на входе присутствует напряжение. Давайте отнесемся к этому как к логике. Если контакты разомкнуты, то напряжение отсутствует – это логический ноль.

Если напряжение есть и свет горит, то микроконтроллер знает, что вход логический. Если это “темно в магазине”, то это логический ноль.

В действительности, внутри микроконтроллера, очевидно, нет лампочки. А переключатели входов обычно подключаются так, как показано на схеме ниже.

Дискретные входы микроконтроллера

Здесь напряжение подается на вход через резистор. Сам вход либо замкнут на общий провод (в этом случае на входе нет напряжения – логический ноль), либо, если контакты переключателя разомкнуты, на входе есть напряжение через резистор – логическая единица.

Выбор резистора зависит от напряжения питания и характеристик входов микроконтроллера.

Напряжение подается через резистор, поскольку обычно допустимые входные токи ограничены. Это также позволяет делать дискретные входы микроконтроллеров с низким энергопотреблением (а энергосбережение – важная тема).

Существует два типа входов:

Дискретные входы

DI (Цифровой вход – DI цифровой вход) – это цифровой вход с двумя состояниями. Используется для подключения герконов, счетчиков воды и электроэнергии, кнопок.

Доступны два типа входов:

  1. “Контакт напряжения”. (Мокрый контакт – вход (Ax на контроллере) с двумя состояниями: “под напряжением” или “не под напряжением”. Для этого подключите один контакт кнопки/перемычки/счетчика к источнику напряжения (например, к клемме Vout), а другой контакт – к DI.
  2. “Беспотенциальный контакт (беспотенциальный контакт – подключаемые входы “Сухой контакт (W1, W2 на контроллере, входы на релейных модулях WB-MR и т.д.) и проверьте, что они замкнуты на землю.

Один контакт кнопки/защелки/счетчика подключен к земле (клемма GND), а другой – к входу “сухой контакт”. Также возможно подключение выходов типа “открытый коллектор” (подключите GND и вход к выходу). Состояние входа:

  • замыкание на землю – “включено”
  • Свободно к земле – “выключено

Под “сухими” обычно понимаются контакты, которые не подключены к каким-либо другим внешним цепям системы: контакты реле, герконов, переключателей. Например, выход с открытым коллектором нельзя назвать сухим контактом, поскольку он не имеет гальванической развязки от внешнего устройства.

Входы некоторых устройств работают в обоих режимах (в зависимости от схемы подключения), например, модуль ввода/вывода WD-14.

В зависимости от модели программируемого логического контроллера наиболее распространенными ИР являются 5, 12, 24 В постоянного тока и 110, 220 В переменного тока.

Что такое DI (дискретный вход) в ПЛК. Для чего он используется? Оставить комментарий

DI (дискретный вход) необходим для ввода в ПЛК параметров, которые имеют только два состояния: включен или выключен, сигнал или отсутствие сигнала. Эти состояния задаются уровнем напряжения, подаваемого на DI.

В зависимости от модели программируемого логического контроллера, наиболее распространены ИР на 5, 12, 24 В постоянного тока и 110, 220 В переменного тока.

Наиболее распространенным ИР, используемым в ПЛК, является 24 В постоянного тока. Если на этот двоичный вход подается напряжение 24 В постоянного тока, ПЛК обнаружит сигнал TRUE на этом входе. При подаче 0 В (разомкнутая цепь) ПЛК определяет отсутствие сигнала на входе – “логический ноль” (FALSE).

Рис. 1 - Принцип работы цифровых входов

Рис. 1 – Принцип работы цифровых входов

К DI подключаются кнопки, концевые выключатели, датчики уровня и другие дискретные датчики. Некоторые датчики подключены к нескольким DI одновременно. Например, электромеханический манометр выдает два цифровых сигнала: минимальное и максимальное давление.

Рис. 2 - Подключение манометра к двум цифровым входам

Рис. 2 – Подключение манометра к двум цифровым входам

При выборе ПЛК лучше отдать предпочтение тем моделям, в которых дискретные входы имеют гальваническую развязку, что значительно повышает их надежность.

3. 3.

Системы реального времени

Все системы можно условно разделить на Hard и мягкий системы реального времени.

В системах твердый Реакция ПЛК не должна превышать определенный временной порог. Если время отклика увеличивается, система теряет свою функциональность.

На стр. Мягкий Если время отклика увеличивается, качество управления может значительно ухудшиться, но функциональность не ухудшится.

Исходя из этих тезисов, производители микропроцессорных реле защиты пришли к выводу о необходимости разработки модулей выходных реле с минимальным временем срабатывания, которое может быть замедлено для обеспечения селективной работы защиты с помощью дополнительных таймеров, создающих временную задержку. Некоторые режимы работы электрической сети могут потребовать гарантированного отключения неисправного участка в течение 0,4 с. Этот интервал должен включать время срабатывания автоматического выключателя (обычно не более 0,05 с). Это означает, что выходной контакт должен замкнуться не позднее чем через 0,35 с после возникновения аварийной ситуации. В настоящее время доступны микропроцессорные релейные терминалы защиты, которые могут срабатывать или отключать в течение 0,2 с.

Требования к изоляции

Показатели качества изоляции оценивают надежность модулей, связанную с правильным взаимным расположением независимых входных или выходных сигнальных ячеек, а также расстоянием между ними. Качество изоляции оценивается по трем критериям:

  • Измеренное значение сопротивления изоляции;
  • Устойчивость к испытаниям на перенапряжение при частоте питания;
  • Устойчивость к импульсному перенапряжению.

Сопротивление изоляции измеряется для каждой независимой цепи относительно корпуса клеммы и всех других независимых цепей, подключенных к ней, а также между разомкнутыми контактами механических выходных реле. Здесь любая цепь, которая электрически не связана с другими цепями, считается независимой цепью, т.е. в общем случае любая ячейка дискретных входов/выходов для отдельных элементов или группа дискретных входов/выходов, имеющих общий контакт для групповых элементов. Измерения должны проводиться с помощью мегомметра при напряжении 500 В. Измеренное значение должно быть не менее 100 мегаом.

Испытание изоляции должно проводиться по тем же схемам. Между каждой независимой цепью, работающей при рабочем напряжении более 60 В, и шасси с подключенными другими независимыми цепями должно быть приложено напряжение 2 кВ при 50 Гц в течение 1 минуты; между каждой независимой цепью, работающей при рабочем напряжении менее 60 В, и шасси с подключенными другими независимыми цепями – 0,5 кВ при 50 Гц в течение 1 минуты; между разомкнутыми контактами механических выходных реле – 1 кВ при 50 Гц в течение 1 минуты. При испытании твердотельных выходных реле со встроенными сетевыми фильтрами испытательное напряжение подается на контакты реле в заблокированном состоянии. Испытательное напряжение для твердотельных реле не должно превышать в 1,5 раза номинальное выходное напряжение.

Во время испытания ударным напряжением изоляция каждой независимой цепи должна выдерживать три положительных и три отрицательных удара напряжением с амплитудой 5 кВ для цепей с номинальным напряжением более 60 В и 1 кВ для цепей с номинальным напряжением менее 60 В. Форма тестового импульса составляет 1,2/50 мкс.

Контроллер EasyHomePLC имеет на борту два порта 232 и два порта 485. Контроллер Beckhoff имеет по одному порту, но мы можем вставить дополнительные модули расширения и увеличить количество портов.

Подсчет количества входов и выходов

Чтобы рассчитать необходимое количество модулей расширения, нам нужно общее количество входов и выходов. В качестве примера возьмем 2-комнатную квартиру.

10 групп света равны 10 дискретным выходам.

3 радиатора – это еще 3 выхода.

Два крана для перекрытия подачи воды в квартиры. Они работают одновременно, поэтому можно считать 1 дискретный выход.

Три электрические занавески. Каждый из них может иметь сигнал открытия и закрытия, таким образом, получается 6 выходов.

3 электрический теплый пол имеет 3 дискретных выхода.

Давайте также подсчитаем общее отключение розеток в квартире (1 выход) и вытяжки в ванной комнате (еще 1 выход).

Нужно ли вам приглушить свет? Если да, пересчитайте аналоговые выходы по количеству групп диммирования.

Затем подсчитайте количество входов:

12 выключателей освещения,

3 выключателя шторки,

3 детектора движения,

1 датчик передней двери,

3 датчика утечки воды.

Аналоговые входы: 3 датчика температуры воздуха и 3 датчика теплого пола.

Итого: 25 цифровых выходов, 22 цифровых входа, 6 аналоговых входов.

Если мы хотим подключить GSM-модем к системе, нам нужен порт RS-232.

Если мы хотим подключить управление кондиционером, нам нужен порт RS-485 для подключения ИК-передатчика.

Контроллер EasyHomePLC предоставляет нам 32 входа, 16 из которых могут быть использованы как цифровые входы, что полностью покрывает наши потребности во входах.

Контроллер также имеет порты RS232 и RS485.

Контроллер имеет 9 встроенных реле (дискретных выходов), нам нужен дополнительный блок из 16 дискретных выходов Овен. Вместе весь автоматизированный “Умный дом” обойдется в 40 000 рублей + 12 000 рублей, итого 52 000. Добавив модем, реле, приводы радиаторов, ИК-передатчики для кондиционеров, получаем стоимость всего комплекта в районе 100 тысяч рублей (в зависимости от точного количества элементов).

Реализовывать такую систему на контроллере Beckhoff не имеет смысла, поскольку центральный контроллер CX8080 не имеет собственных входов и выходов, нам придется добавлять их с помощью модулей расширения. Но при желании можно, стоимость контроллера и модулей расширения составит около 135 тысяч рублей (без датчиков).

Читайте далее:
Сохранить статью?